JP2013006576A - Cooling structure of battery in vehicle - Google Patents
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Abstract
【課題】バッテリーパックの性能及び耐久性を向上させた車両のバッテリー冷却構造を提供する。
【解決手段】バッテリー冷却構造は、入口1と出口3の間に列をなして配置され、相対的に前記入口1に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールからなる第1群モジュール5及び相対的に前記出口3に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールでなる第2群モジュール7と、前記入口1側から前記第1群モジュール5を冷却しながら通過した空気が前記第2群モジュール7をバイパスして前記出口3に誘導されるように配置された第1ダクト9と、前記入口1側から前記第1群モジュール5をバイパスした空気が前記第2群モジュール7を冷却しながら通過するように配置された第2ダクト11と、を含んでいる。
【選択図】図2A battery cooling structure for a vehicle with improved performance and durability of a battery pack is provided.
A battery cooling structure is arranged in a row between an inlet 1 and an outlet 3 and includes a first group module 5 including at least one battery module relatively disposed near the inlet 1 and The second group module 7 composed of at least one battery module disposed relatively close to the outlet 3 and the air passing through the first group module 5 while cooling the first group module 5 from the inlet 1 side. The first duct 9 arranged so as to be guided to the outlet 3 by bypassing the module 7 and the air bypassing the first group module 5 from the inlet 1 side cools the second group module 7. And a second duct 11 arranged so as to pass therethrough.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は車両のバッテリー冷却構造に係り、より詳しくは電気車両などに搭載される多数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを冷却させる車両のバッテリー冷却構造に関する。 The present invention relates to a vehicle battery cooling structure, and more particularly to a vehicle battery cooling structure for cooling a battery module including a plurality of battery cells mounted on an electric vehicle or the like.
電気自動車やハイブリッド車などに搭載されるバッテリーパックは多数のバッテリーセルが積層されてバッテリーモジュールを構成し、多数のバッテリーモジュールが一つのバッテリーパックを構成するようになっている。
前記のようなバッテリーパックの技術において、最も重要なことの一つは、バッテリーパックを構成する各バッテリーモジュール、ひいては各バッテリーセルが均一に冷却されるようにすることである。
A battery pack mounted on an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like is configured such that a large number of battery cells are stacked to form a battery module, and the large number of battery modules configure a single battery pack.
In the battery pack technology as described above, one of the most important is to uniformly cool each battery module, and thus each battery cell, constituting the battery pack.
図1は従来のバッテリーパック冷却構造を示すもので、第1バッテリーモジュールから第4バッテリーモジュールが順に配列されており、冷却のための冷却風の流入は一側の吸気ダクト500を通じてなされ、吸気ダクト500を通じて流入した冷却風は第1バッテリーモジュールから第4バッテリーモジュールを順に経ながら冷却作用をした後、バッテリーモジュールの他側に位置する排気ダクト502を通じて外部に排出されるようになっている。
もちろん、前記のような冷却風の強制流動のために、排気ダクト502の出口部にはブロワー504が備えられて、熱くなった冷却風を外部に排出する。
FIG. 1 shows a conventional battery pack cooling structure, in which a first battery module to a fourth battery module are arranged in order, and cooling air flows for cooling through an
Of course, for the forced flow of the cooling air as described above, the
前記のように構成されたバッテリー冷却構造においては、第1バッテリーモジュールは相対的に外部から直ちに流入した冷たい空気によって効率よく冷却されるが、第1バッテリーモジュールの冷却に使用された空気が順に第2バッテリーモジュール、第3バッテリーモジュール及び第4バッテリーモジュールの冷却に使われるので、熱くなった空気によって第4バッテリーモジュールを冷却すれば、第4バッテリーモジュールは相対的に冷却効率が落ちる。このように局所的な冷却性能の差は全体バッテリーパックの性能を低下させ、その耐久性を著しく低下させる原因となる。 In the battery cooling structure configured as described above, the first battery module is relatively efficiently cooled by the cold air that immediately flows from the outside relatively, but the air used for cooling the first battery module is in order. Since the second battery module, the third battery module, and the fourth battery module are used for cooling, if the fourth battery module is cooled by hot air, the cooling efficiency of the fourth battery module is relatively lowered. As described above, the difference in local cooling performance deteriorates the performance of the entire battery pack and causes the durability to be remarkably reduced.
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、一つのバッテリーパックを構成する多数のバッテリーモジュールが、従来のように単に一側から他側に流動する冷却風による冷却よりも均一な冷却性能を確保することにより、バッテリーパックの性能を向上させ、その耐久性を向上させるようにした車両のバッテリー冷却構造を提供することにその目的がある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a number of battery modules constituting one battery pack are more than the cooling by cooling air that simply flows from one side to the other side as in the prior art. An object of the present invention is to provide a vehicle battery cooling structure for a vehicle in which the performance of the battery pack is improved and its durability is improved by ensuring uniform cooling performance.
前記目的を達成するための本発明車両のバッテリー冷却構造は、入口(1)と出口(3)の間に列をなして配置され、相対的に前記入口(1)に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールからなる第1群モジュール(5)及び相対的に前記出口(3)に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールでなる第2群モジュール(7)と、前記入口(1)側から前記第1群モジュール(5)を冷却しながら通過した空気が前記第2群モジュール(7)をバイパスして前記出口(3)に誘導されるように配置された第1ダクト(9)と、前記入口(1)側から前記第1群モジュール(5)をバイパスした空気が前記第2群モジュール(7)を冷却しながら通過するように配置された第2ダクト(11)と、を含んでなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the battery cooling structure of the vehicle according to the present invention is arranged in a row between the inlet (1) and the outlet (3), and is at least one relatively close to the inlet (1). A first group module (5) composed of one or more battery modules, a second group module (7) composed of at least one battery module disposed relatively close to the outlet (3), and the inlet (1) ) Side, the first duct (9) arranged so that the air passing through the first group module (5) while cooling the first group module (5) bypasses the second group module (7) and is guided to the outlet (3). ), And a second duct (11) arranged so that air bypassing the first group module (5) from the inlet (1) side passes through the second group module (7) while cooling. Not including It is characterized in.
前記第1ダクト(9)は、前記入口(1)から出口(3)方向に空気が流動するように形成された第1ダクト部(17)と、前記第1ダクト部(17)に連結され、前記第1ダクト部(17)を通過した空気を前記第2群モジュール()7)に供給するように前記第2群モジュール(7)に向けて断面が拡がる第1拡管部(19)とを含んでなり、前記第2ダクト(11)は、前記入口(1)から出口(3)方向に空気が流動するように形成された第2ダクト部(21)と、前記第2ダクト部(21)に連結され、前記第1群モジュール(5)を通過した空気を前記第2ダクト部(21)に供給するように前記第1群モジュール(5)に向けて断面が拡がる第2拡管部(23)とを含んでなることを特徴とする。 The first duct (9) is connected to a first duct part (17) formed so that air flows from the inlet (1) to the outlet (3), and the first duct part (17). A first pipe expanding section (19) whose cross section expands toward the second group module (7) so as to supply the air that has passed through the first duct section (17) to the second group module () 7); The second duct (11) includes a second duct part (21) formed so that air flows from the inlet (1) toward the outlet (3), and the second duct part ( 21), and a second pipe expansion section whose cross section expands toward the first group module (5) so as to supply the air that has passed through the first group module (5) to the second duct section (21). (23).
前記第1ダクト(9)の第1ダクト部(17)は前記第1群モジュール(5)の下側に配置され、前記第2ダクト(11)の第2ダクト部(21)は、前記第2群モジュール(7)の上側に配置されたことを特徴とする。 The first duct portion (17) of the first duct (9) is disposed below the first group module (5), and the second duct portion (21) of the second duct (11) is It is arranged above the second group module (7).
前記第1拡管部(19)と第2拡管部(23)は前記第1群モジュール(5)と第2群モジュール(7)の境界で互いにずれた状態に配置されたことを特徴とする。 The first pipe expansion part (19) and the second pipe expansion part (23) are arranged in a state of being shifted from each other at the boundary between the first group module (5) and the second group module (7).
前記第1群モジュール(5)は、前記入口(1)側から出口(3)側に順に配列された第1バッテリーモジュール(25)と第2バッテリーモジュール(27)からなり、前記第2群モジュール(7)は、前記第2バッテリーモジュール(27)に隣接して前記入口(1)側から出口(3)側に順に配列された第3バッテリーモジュール(29)と第4バッテリーモジュール(31)からなり、前記第1拡管部(19)と第2拡管部(23)は前記第2バッテリーモジュール(27)と第3バッテリーモジュール(29)の境界で互いにずれた状態に配置されたことを特徴とする。 The first group module (5) includes a first battery module (25) and a second battery module (27) arranged in order from the inlet (1) side to the outlet (3) side, and the second group module (7) includes a third battery module (29) and a fourth battery module (31) arranged in order from the inlet (1) side to the outlet (3) side adjacent to the second battery module (27). The first and second expanded parts (19) and (23) are arranged so as to be displaced from each other at the boundary between the second battery module (27) and the third battery module (29). To do.
入口(1)と出口(3)の間に列をなして配置された一連のバッテリーモジュールと、前記入口(1)側の空気が前記一連のバッテリーモジュールの一部のみを冷却しながら通過し、残りはバイパスして前記出口(3)側に早くガイドするように備えられた少なくとも二つ以上の分離ダクト(13)と、を含んでなることを特徴とする。 A series of battery modules arranged in a row between the inlet (1) and the outlet (3), and the air on the inlet (1) side passes while cooling only a part of the series of battery modules; The remainder comprises at least two or more separation ducts (13) provided to bypass and guide quickly to the outlet (3) side.
前記分離ダクト(13)は、前記入口(1)側に相対的に近いバッテリーモジュールをバイパスして相対的に出口(3)側に近いバッテリーモジュールに前記入口(1)側の空気をガイドする第1ダクト(9)と、前記入口(1)側に相対的に近いバッテリーモジュールを通過しながら冷却した空気が前記出口(3)側に近いバッテリーモジュールをバイパスするようにガイドする第2ダクト(11)と、を含んでなることを特徴とする。 The separation duct (13) bypasses the battery module relatively close to the inlet (1) side and guides air on the inlet (1) side to the battery module relatively close to the outlet (3) side. 1 duct (9) and a second duct (11) for guiding the air cooled while passing through the battery module relatively close to the inlet (1) side to bypass the battery module close to the outlet (3) side ).
本発明によれば、一つのバッテリーパックを構成する多数のバッテリーモジュールが従来のように単に一側から他側に流動する冷却風による冷却より一層均一な冷却性能を確保できることにより、バッテリーパックの性能を向上させ、その耐久性を向上させる効果がある。 According to the present invention, a large number of battery modules constituting one battery pack can ensure more uniform cooling performance than cooling by cooling air that flows from one side to the other as in the prior art. Has the effect of improving the durability.
図2に示す通り、本発明の実施例の車両のバッテリー冷却構造は、入口1と出口3の間に列をなして配置され、相対的に入口1に近く配置された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールからなる第1群モジュール5及び相対的に出口3に近く配置され、少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールからなる第2群モジュール7と、入口1側から第1群モジュール5を冷却しながら通過した空気が第2群モジュール7をバイパスして出口3に誘導されるように配置された第1ダクト9と、入口1側から第1群モジュール5をバイパスした空気が第2群モジュール7を冷却しながら通過するように配置された第2ダクト11とを含んでなる。
As shown in FIG. 2, the battery cooling structure for a vehicle according to the embodiment of the present invention is arranged in a row between the
すなわち、入口1と出口3の間に列をなして配置された一連のバッテリーモジュールがある場合、入口1側の空気が一連のバッテリーモジュールの一部のみを冷却しながら通過し、残りはバイパスして出口3側に早くガイドするように備えられた少なくとも二つ以上の分離ダクト13である第1ダクト9及び第2ダクト11を備えることにより、入口1側の比較的低い温度の空気をバッテリーパック15を構成するすべてのバッテリーモジュールに均一に供給し、特定のバッテリーモジュールだけ熱くなった空気で冷却される状況がないようにしたものである。
That is, when there is a series of battery modules arranged in a row between the
第1ダクト9は、入口1から出口3側への方向に空気が流動するように形成された第1ダクト部17と、第1ダクト部17に連結され、第1ダクト部17を通過した空気を第2群モジュール7に供給するように第2群モジュール7に向けて断面が拡がる第1拡管部19とを含んでなる。
第2ダクト11は、入口1から出口3側への方向に空気が流動するように形成された第2ダクト部21と、第2ダクト部21に連結され、第1群モジュール5を通過した空気を第2ダクト部21に供給するように第1群モジュール5に向けて断面が拡がる第2拡管部23とを含んでなる。
The
The
また、本実施例において、第1ダクト9の第1ダクト部17は第1群モジュール5の下側に配置され、第2ダクト11の第2ダクト部21は第2群モジュール7の上側に配置された構造であり、第1拡管部19と第2拡管部23は第1群モジュール5と第2群モジュール7の境界で互いにずれた状態に配置されることで、空間の活用度を高めるようにした。
In the present embodiment, the
本実施例において、第1群モジュール5は入口1側から出口3側に向けて順に配列された第1バッテリーモジュール25と第2バッテリーモジュール27からなり、第2群モジュール7は第2バッテリーモジュール27に隣接して入口1側から出口3側に向けて順に配列された第3バッテリーモジュール29と第4バッテリーモジュール31からなる。第1拡管部19と第2拡管部23は第2バッテリーモジュール27と第3バッテリーモジュール29の境界で互いにずれた状態に配置された構造である。
もちろん、第1群モジュール5と第2群モジュール7の個数は互いに異なるように設定されることができ、分離ダクト13の個数を増やしてもっと多いバッテリーモジュールの群集を同一概念で冷却するように構成することができる。
In the present embodiment, the
Of course, the number of the
図2に示す車両のバッテリー冷却構造において、入口1に流入した空気は第1群モジュール5と第2ダクト11を通過する一つの空気流れと、第1ダクト9と第2群モジュール7を通過する他の一つの空気流れが形成される。
すなわち、図に示すようにブロワー33が作動することにより、入口1に流入した空気は第1群モジュール5をなす第1バッテリーモジュール25と第2バッテリーモジュール27を順に冷却した後、第2ダクト11を通じて出口3に流出するので、第1バッテリーモジュール25と第2バッテリーモジュール27から空気を介して伝達された熱は第3バッテリーモジュール29と第4バッテリーモジュール31に影響を与えずにバッテリーパック15の外部に排出され、入口1に流入した空気の一部は第1ダクト9を通過することにより、第1バッテリーモジュール25と第2バッテリーモジュール27を経ずにバイパスして第3バッテリーモジュール29と第4バッテリーモジュール31を順に冷却して外部に排出される。これにより、第1バッテリーモジュール25と第2バッテリーモジュール27の冷却性能と同等の冷却性能を期待することができる。
In the vehicle battery cooling structure shown in FIG. 2, the air flowing into the
That is, as shown in the figure, when the
本発明によれば、バッテリーパック15を構成するすべてのバッテリーモジュールのうち他のバッテリーモジュールの全部を冷却させた後の空気によって冷却される最悪条件の特定バッテリーモジュールが存在しなくなり、比較的均一な冷却性能の確保によってバッテリーパック15の性能向上及び耐久性向上の効果を得ることができる。
図3は本発明によるバッテリーパック15をバスのルーフ35に装着した例を示すもので、各バッテリーパック15では矢印の方向に沿って空気がバッテリーパック15の内部を流動して各バッテリーモジュールを冷却させてから排出される。ここで、各バッテリーパック15の入口1をエアコンダクトで連結してより効率よく冷却されるように構成することができる。
According to the present invention, there is no worst-case specific battery module that is cooled by air after cooling all of the other battery modules among all the battery modules constituting the
FIG. 3 shows an example in which the
本発明は、電気車両などに搭載される多数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールの冷却に適用可能である。 The present invention is applicable to cooling of a battery module including a large number of battery cells mounted on an electric vehicle or the like.
1 入口
3 出口
5 第1群モジュール
7 第2群モジュール
9 第1ダクト
11 第2ダクト
13 分離ダクト
15 バッテリーパック
17 第1ダクト部
19 第1拡管部
21 第2ダクト部
23 第2拡管部
25 第1バッテリーモジュール
27 第2バッテリーモジュール
29 第3バッテリーモジュール
31 第4バッテリーモジュール
33 ブロワー
35 ルーフ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記入口(1)側から前記第1群モジュール(5)を冷却しながら通過した空気が前記第2群モジュール(7)をバイパスして前記出口(3)に誘導されるように配置された第1ダクト(9)と、
前記入口(1)側から前記第1群モジュール(5)をバイパスした空気が前記第2群モジュール(7)を冷却しながら通過するように配置された第2ダクト(11)と、
を含んでなることを特徴とする車両のバッテリー冷却構造。 A first group module (5) comprising at least one battery module arranged in a row between the inlet (1) and the outlet (3) and arranged relatively close to the inlet (1); A second group module (7) comprising at least one or more battery modules arranged close to the outlet (3),
Air that has passed through the first group module (5) while cooling the first group module (5) from the inlet (1) side bypasses the second group module (7) and is guided to the outlet (3). 1 duct (9),
A second duct (11) arranged so that air bypassing the first group module (5) from the inlet (1) side passes through the second group module (7) while cooling;
A battery cooling structure for a vehicle, comprising:
前記第2ダクト(11)は、前記入口(1)から出口(3)方向に空気が流動するように形成された第2ダクト部(21)と、前記第2ダクト部(21)に連結され、前記第1群モジュール(5)を通過した空気を前記第2ダクト部(21)に供給するように前記第1群モジュール(5)に向けて断面が拡がる第2拡管部(23)とを含んでなることを特徴とする請求項1に記載の車両のバッテリー冷却構造。 The first duct (9) is connected to a first duct part (17) formed so that air flows from the inlet (1) to the outlet (3), and the first duct part (17). A first pipe expanding section (19) whose cross section expands toward the second group module (7) so as to supply the air that has passed through the first duct section (17) to the second group module () 7); Comprising
The second duct (11) is connected to the second duct part (21) formed so that air flows from the inlet (1) to the outlet (3), and the second duct part (21). A second pipe expansion portion (23) whose cross section expands toward the first group module (5) so as to supply the air that has passed through the first group module (5) to the second duct portion (21). The battery cooling structure for a vehicle according to claim 1, further comprising:
前記第2ダクト(11)の第2ダクト部(21)は、前記第2群モジュール(7)の上側に配置されたことを特徴とする請求項2に記載の車両のバッテリー冷却構造。 The first duct portion (17) of the first duct (9) is disposed below the first group module (5),
The battery cooling structure for a vehicle according to claim 2, wherein the second duct portion (21) of the second duct (11) is disposed above the second group module (7).
前記第2群モジュール(7)は、前記第2バッテリーモジュール(27)に隣接して前記入口(1)側から出口(3)側に順に配列された第3バッテリーモジュール(29)と第4バッテリーモジュール(31)からなり、
前記第1拡管部(19)と第2拡管部(23)は前記第2バッテリーモジュール(27)と第3バッテリーモジュール(29)の境界で互いにずれた状態に配置されたことを特徴とする請求項2に記載の車両のバッテリー冷却構造。 The first group module (5) includes a first battery module (25) and a second battery module (27) arranged in order from the inlet (1) side to the outlet (3) side,
The second group module (7) includes a third battery module (29) and a fourth battery arranged in order from the inlet (1) side to the outlet (3) side adjacent to the second battery module (27). Module (31),
The first expanded pipe (19) and the second expanded pipe (23) are arranged so as to be shifted from each other at the boundary between the second battery module (27) and the third battery module (29). Item 3. A vehicle battery cooling structure according to Item 2.
前記入口(1)側の空気が前記一連のバッテリーモジュールの一部のみを冷却しながら通過し、残りはバイパスして前記出口(3)側に早くガイドするように備えられた少なくとも二つ以上の分離ダクト(13)と、
を含んでなることを特徴とする車両のバッテリー冷却構造。 A series of battery modules arranged in a row between the inlet (1) and the outlet (3);
The air on the inlet (1) side passes while cooling only a part of the series of battery modules, and the rest is bypassed, and at least two or more are provided so as to guide to the outlet (3) side quickly. A separation duct (13);
A battery cooling structure for a vehicle, comprising:
前記入口(1)側に相対的に近いバッテリーモジュールをバイパスして相対的に出口(3)側に近いバッテリーモジュールに前記入口(1)側の空気をガイドする第1ダクト(9)と、
前記入口(1)側に相対的に近いバッテリーモジュールを通過しながら冷却した空気が前記出口(3)側に近いバッテリーモジュールをバイパスするようにガイドする第2ダクト(11)と、
を含んでなることを特徴とする請求項6に記載の車両のバッテリー冷却構造。
The separation duct (13)
A first duct (9) for bypassing the battery module relatively close to the inlet (1) side and guiding air on the inlet (1) side to the battery module relatively close to the outlet (3) side;
A second duct (11) for guiding the air cooled while passing through the battery module relatively close to the inlet (1) side to bypass the battery module close to the outlet (3) side;
The vehicle battery cooling structure according to claim 6, further comprising:
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